关于印刷型电子产品的讨论与研究

王兴泰 李琦诺 顾国强 李 阳

（1.国网辽宁省电力有限公司大连供电公司财务部，辽宁 大连 116000；2.国网辽宁省电力有限公司大连供电公司甘井子分公司，营业业务技术，辽宁 大连 116003；3.国网辽宁省电力有限公司大连供电公司甘井子分公司，营销管理，辽宁 大连 116003；4.国网辽宁省电力有限公司鞍山供电公司信息通讯分公司，信息运检，辽宁 鞍山 114000）

1 引言

印刷型电子产品是使用一些印刷技术用在各种底板上生产的电子产品。使用有机和无机材料做原材料。印刷电子产品的最大优点是能大体积制造。现已能制出数十平方米的显示屏和太阳能电池。

2 概述

近些年来，一个相对较新的领域正在兴起，那就是印刷型电子产品。印刷型电子产品是将普通印刷技术使用在各种底板上生产的电子产品。与导电电子墨水结合起来，使用有机和无机材料做原材料，使用大量生产极薄、灵活和廉价的电子电路。印刷电子产品的最大优点是成本低和能大体积制造。该技术现已能制出数十平方米的显示屏和太阳能电池。已经在柔性电子纸显示器、智能标签(如RFID标签)、动画海报和活动服装等领域取得突破。随着该技术的迅速普及，以及对未来用途的研究不断增长，令该行业的发展备受鼓舞。

3 印刷型电子产品的应用

越来越多的新工厂设计生产印刷电子产品，如显示器，背板，RFID标签，传感器和光伏电池，再加上该领域不断升级的研发活动，越来越多的产品使用印刷型电子产品。现阶段主要的应用如下：

消费电子行业：柔性屏及各种智能可穿戴电子已经成了消费电子行业的趋势之一。未来的电子产品将配备柔软、可弯曲、可拉伸的显示屏，这样我们就能把手机弯曲成手环一样，扣在手上。还可以开发更适合人们生活习惯的智能服饰，能够满足人们对智能服饰各种特殊需求的同时不影响正常的穿戴，能够像正常的衣物一样抗压、抗拉、抗折、抗揉洗等等。

健康医疗行业：随着柔性可穿戴电子的快速发展，医疗行业中如体征检测贴片，能够准确快速响应身体健康信号变化的便携式传感器具有广阔的应用前景。体征检测贴片能接触皮肤，可实时监测人的身体生理健康状况并将数据传输到便携式手持终端或者PC终端，不会干扰人的日常生活，能够为用户提供身体健康状态的详尽信息，密切地跟踪健康状态。

物联网、智能包装：该包装中的元件(片基、天线和层压覆盖层)都时基于柔性射频电路。柔性射频电路是薄而且柔性的，使它能够更好更广泛的应用于物联网与智能包装领域。

柔性电路：柔性电路板是一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板。具有配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折性好的特点，完美地契合了轻薄化、小型化的发展主旋律。柔性电路适用表面安装技术，而且当进行弯曲、折叠时不会影响正常工作。

电子皮肤：电子皮肤可模仿人体皮肤对外界环境（包括对压力、温度及化学等刺激）的感知，因而可广泛应用于人工智能和医学诊断等领域，包括智能假肢设备、可穿戴健康监视器和虚拟现实。可以巧妙地将压力传感阵列、温度传感阵列、流场/物质传感阵列等结构集成在单片柔性基底上，实现集触感、温感、风感、附着物感等功能为一体的多维感知柔性电子皮肤，模拟出人体皮肤上的多模感知传感器，并且具有成本低、集成度高、易大面积制备的特点。

柔性传感器：柔性传感器是指采用柔性材料制成的传感器，具有良好的柔韧性、延展性、甚至可自由弯曲甚至折叠，而且结构形式灵活多样，可根据测量条件的要求任意布置，能够非常方便地对复杂的被测量单位进行检测。新型柔性传感器在电子皮肤、医疗保健、电子、电工、运动器材、纺织品、航天航空、环境监测。

4 印刷型电子产品的发展

Molex公司GIG工业部高级销售工程师Linda Shan认为，智能制造领域当前的一个主要趋势就是印刷型电子产品，该产品在微型化医疗设备的设计方面可以带来巨大的优势，对于可穿戴诊断设备尤其明显。根据弗吉尼亚州一家产业分析公司NanoMarkets2的一份报告，在过去的2013年一年期间，仅仅一年中，用于印刷电子应用的打印机共出货了15000台，实现历史性突破。

可穿戴电子产品以及物联网明显是两个相对较新的市场，这两个市场正在通过柔性混合电子学(FHE)推动着智能制造的发展。FHE技术可以带来各种设备，整合起无线连接、传感器阵列通信、触摸界面和语音界面，以及使用创新性封装技术、在尺寸更小的柔性基板上实现组件部署的低功率操作。

在这种智能制造当中，电池自身也成了印刷型产品。比如说，Enfucell就是在印刷型电池设计领域的先驱。

随着PE从“厚膜”技术转向“薄膜”技术，传统上用于印刷电子产品的丝网印刷技术将失去市场份额。到2013年，屏幕打印机将只占电子打印机出货量的18%，而现在是30%。新打印机的增加，PE行业的安装基地将提高其生产能力，从今天的微不足道的数量到2013年底约4亿平方米，足以生产近400亿美元的印刷电子产品。

5 阻碍增长的因素

印刷型电子产品的市场前景是非常可观的，尽管速度不及许多人预测的那样快。增长的障碍似乎是因为供应商无法降低成本，从而可以采用大规模生产和产生需求。这是颠覆性技术的经典经济困境，因为存在高度竞争的传统替代品，它们继续以类似的速度创新，因此很难被取代。

在不久的将来，有关RFID和OLED显示器的印刷应用将会出现，使用OTFT(有机薄膜晶体管)技术制造。这些技术正在渗透到许多产品中，但其速度和影响都不足以取代传统技术。随着成本的下降和性能的提高，客户将有理由转换，在许多情况下，将创建全新的设计解决方案。例如，光伏薄膜开始与电池存储技术一起出现，很快就会以更低的成本超过竞争技术的电力效率。然而，这些解决方案常常涉及权衡，比如用更大的面积来生产相同的每瓦成本，因此不是普遍存在的。

在未来10年里，印刷电子产品将直接影响RFID市场，嵌入代码和生物特征数据的低成本印刷标签可以通过集成无线技术在有源设备中取代传统的条形码产品。其意义深远，包括将身份信息嵌入护照、智能卡、运输和货运、医疗保健、制造业、监狱和农业跟踪设备。可打印OLED显示器将在子显示器、手机、摄像头、视频、汽车音频和游戏等领域与传统的TFT器件展开竞争，这些领域的配置、形状因素和功耗是决定性的问题。最后，印刷的光伏薄膜将逐渐取代传统的多晶硅技术，后者主宰了今天的太阳能电池板市场。

6 结语

我们生活在一个创新不断发展的时代。虽然预测颠覆性技术的增长曲线总是很困难，但印刷电子产品将引领电子行业走向一个新的方向。对于那些走在前沿的公司来说，还有什么比现在更好的时机来让他们的价值主张变得新鲜和引人注目呢?我们期待着监测这些新的创新，并衡量它们在未来几年的交叉影响。